传感器与无线网络.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 传感器的节点定位是无线传感器网络的关键技术之一，从某种意义上讲缺少位置数据的信息是毫无意义的。 按照传感器节点是否知道自身的位置，将传感器分为信标传感器节点和未知传感器节点。 其中信标节点通过携带GPS定位设备获取自身的精确位置；而未知节点则以信标节点为基准，采用一定的算法(如三边测量法、角测量法、极大似然估计法等)来确定自己的位置。 * 无线传感网络的关键技术—节点定位 同步技术是指时间同步，即保证传感器网络的各个节点的时间是一致的，或者尽量保证各个节点之间的时间偏差尽可能地小。 实现同步最简单的方法就是搬钟，可用一个标准钟作搬钟，使各地的钟均与标准钟对准。或者使搬钟首先与系统的标准时钟对准，然后使系统中的其他时钟与搬钟比对，实现系统其他时钟与系统统一标准时钟同步。 * 无线传感网络的关键技术—同步 在传感器网络中，数据融合起着十分重要的作用，主要表现在节省整个网络的能量、获取更准确的信息以及提高数据收集效率三个方面。 * 无线传感网络的关键技术—数据融合 网络安全技术指致力于解决诸如如何有效进行介入控制，以及如何保证数据传输的安全性的技术手段，主要包括物理安全分析技术、网络结构安全分析技术、系统安全分析技术、管理安全分析技术，及其他的安全服务和安全机制策略。 * 无线传感网络的关键技术—网络安全 拓扑控制是降低网络冲突、减少能量消耗、延长网络的生命周期的一个重要途径。 * 无线传感网络的关键技术—拓扑控制 无线传感器网络的网络结构自下而上分为五个层次，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。 * 无线传感网络的体系结构 物理层 物理层研究主要集中在传输介质的选择上。目前传输介质主要有无线电、红外线和光波三种；传输频段选择为通用频段ISM，4.33 MHz、915 MHz和2.44 GHz；调制方式为二元调制和多元调制。 * 无线传感网络的体系结构 数据链路层 由于无线传感器携带能量的局限性，数据链路层主要研究媒体接入控制技术。媒体访问控制协议(Media Access Control，MAC)是保证无线传感器网络高效通信的关键协议之一，传感器网络的性能如吞吐量、延迟性完全取决于网络的MAC协议。 * 无线传感网络的体系结构 网络层 网络层在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端，从而向传输层提供最基本的端到端的数据传送服务。网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括路由选择、拥塞控制和网际互联等负责路由的发现和维护。 * 无线传感网络的体系结构 传输层 传输层主要负责将无线传感器网络的数据提供给外部网络，由于无线传感器网络的能量受限，节点命名机制以数据为中心特征会使得传输控制很困难。在实际应用时，通常会采用特殊节点作为网关。然而引入特殊的节点可能会影响到传感器节点的随机部署特性，给MAC协议和路由协议的设计带来新的难题。网关通过通信卫星、移动通信网络、内网或其他通信介质与外部网络通信。 * 无线传感网络的体系结构 应用层 应用层应当为用户提供一个屏蔽底层操作的用户接口，用户使用时无需改变原来的操作习惯，也不必关心数据是如何采集上来的。由于节点通信的代价高于节点本地计算的代价，应用层的数据形式应当有利于网内的计算处理，减少通信的数据量和减小能耗。 * 无线传感网络的体系结构 无线传感器网络的应用前景非常广泛，其发展和应用对人类生活和生产的各个领域产生了深远影响。 随着计算成本的降低及微处理器体积的越来越小，许多无线传感器网络已经开始使用。目前其应用主要集中在以下领域。 * 无线传感网络的典型应用 环境监测 环境监测是无线传感器网络的典型应用。通过使用大量的部署在监测区域内的传感器节点所组成的网络系统，用户可以对监测区域做长时间不间断的数据采集，以便及时作出相应的对策。随着人们越来越关注环境问题，环境科学的应用越来越广泛。 * 无线传感网络的典型应用 自然灾害预测 无线传感器网络也可用于自然灾害的预测，例如由于滑坡、塌方、地基沉降等自然灾害可使光缆干线被损坏，从而引起通信的中断。可以应用无线传感器网络对光缆干线经过的险情高发地段进行监测和预警，提前预报险情，提醒线路维护人员提前进行路基加固、线路抢通及线路整改等准备工作，将安全隐患消灭在萌芽状态。 * 无线传感网络的典型应用 农业领域 无线传感器网络可应用于精细农业生产中，通过实时采集作物生长环境的传感器网络，可为发展现代农业提供新的技术支撑。 * 无线传感网络的典型应用 军事领域 现代战争中，重要军事设施往往成为敌方攻击的重要目标，利用直